JPH0523405B2 - - Google Patents
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- JPH0523405B2 JPH0523405B2 JP59190788A JP19078884A JPH0523405B2 JP H0523405 B2 JPH0523405 B2 JP H0523405B2 JP 59190788 A JP59190788 A JP 59190788A JP 19078884 A JP19078884 A JP 19078884A JP H0523405 B2 JPH0523405 B2 JP H0523405B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- signal
- voltage
- scanning
- scan
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Liquid Crystal (AREA)
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光学変調素子の駆動方法に係り、詳
しくは表示素子や光シツターアレイ等の光学変調
素子の時分割駆動方法に関する。
しくは表示素子や光シツターアレイ等の光学変調
素子の時分割駆動方法に関する。
従来より、走査電極群と信号電極群をマトリク
ス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填
し、多数の画素を形成して画像或いは情報の表示
を行う液晶表示素子はよく知られている。この表
示素子の駆動法としては、走査電極群に順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には
所定の情報信号をアドレス信号をアドレス信号と
同期させて並列的に選択印加する時分割駆動が採
用されているが、この表示素子及びその駆動法に
は以下に述べる如き致命的とも言える大きな欠点
を有していた。
ス状に構成し、その電極間に液晶化合物を充填
し、多数の画素を形成して画像或いは情報の表示
を行う液晶表示素子はよく知られている。この表
示素子の駆動法としては、走査電極群に順次周期
的にアドレス信号を選択印加し、信号電極群には
所定の情報信号をアドレス信号をアドレス信号と
同期させて並列的に選択印加する時分割駆動が採
用されているが、この表示素子及びその駆動法に
は以下に述べる如き致命的とも言える大きな欠点
を有していた。
即ち、画素密度を高く、或いは画面を大きくす
るのが難しいことである。従来の液晶の中で応答
速度が比較的高く、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えばM.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo18、No.4(1971、
2、15)、P127〜128の“Voltage−Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic
Liquid Crystal”に示されたTN
(twistednematic)型の液晶を用いたものであ
り、この型の液晶は無電界状態で正の誘電異方性
をもつネマチツク液晶の分子が液晶層厚方向で捩
れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電極面で
この液晶の分子が並行に配列した構造を形成して
いる。一方、電界印加状態では、正の誘電異方性
をもつネマチツク液晶が電界方向に配列し、この
結果光調変調を起こすことができる。この型の液
晶を用いてマトリクス電極構造によつて表示素子
を構成した場合、走査電極と信号電極が共に選択
される領域(選択点)には、液晶分子を電極面に
垂直に配列させるに要する関値以上の電圧が印加
され、走査電極と信号電極が共に選択されない領
域(非選択点)には電圧は印加されず、したがつ
て液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保
つている。このような液晶セル上下にクロスニコ
ル関係にある直線偏光子を配置することにより、
選択点では光が透過せず、非選択点では光が透過
するため画像素子とすることが可能となる。然し
乍ら、マトリクス電極構造を構成した場合には、
走査電極が選択され、信号電極が選択されない領
域或いは走査電極が選択されず、信号電極が選択
される領域(所謂“半選択点”)にも有限の電界
がかかつてしまう。選択点にかかる電圧と、半選
択点にかかる電圧の差が充分に大きく、液晶分子
を電界に垂直に配列させるに要する電圧関値がこ
の中間の電圧値に設定されるならば、表示素子は
正常に動作するわけであるが、走査線数(N)を増や
して行つた場合、画面全体(1フレーム)を走査
する間に一つの選択点に有効な電界がかかつてい
る時間(duty比)が1/Nの割合で減少してしま
う。このために、くり返し走査を行つた場合の選
択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は
走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的
には画像コントラストの低下やクロストークが避
け難い欠点となつている。このような現象は、双
安定性を有さない液晶(電極面に対し、液晶分子
が水平に配向しているのが安定状態であり、電界
が有効に印加されている間のみ垂直に配向する)
を時間的蓄積効果を利用して駆動する(即ち、繰
り返し走査)ときに生ずる本質的には避け難い問
題点である。この点を改良するために、電圧平均
化法、2周波駆動法や多重マトリクス法等が既に
提案されているが、いずれの方法でも不充分であ
り、表示素子の大画面化や高密度化は、走査線数
が充分に増やせないことによつて頭打ちになつて
いるのが現状である。
るのが難しいことである。従来の液晶の中で応答
速度が比較的高く、しかも消費電力が小さいこと
から、表示素子として実用に供されているのは殆
んどが、例えばM.SchadtとW.Helfrich著
“Applied Physics Letters”Vo18、No.4(1971、
2、15)、P127〜128の“Voltage−Dependent
Optical Activity of a Twisted Nematic
Liquid Crystal”に示されたTN
(twistednematic)型の液晶を用いたものであ
り、この型の液晶は無電界状態で正の誘電異方性
をもつネマチツク液晶の分子が液晶層厚方向で捩
れた構造(ヘリカル構造)を形成し、両電極面で
この液晶の分子が並行に配列した構造を形成して
いる。一方、電界印加状態では、正の誘電異方性
をもつネマチツク液晶が電界方向に配列し、この
結果光調変調を起こすことができる。この型の液
晶を用いてマトリクス電極構造によつて表示素子
を構成した場合、走査電極と信号電極が共に選択
される領域(選択点)には、液晶分子を電極面に
垂直に配列させるに要する関値以上の電圧が印加
され、走査電極と信号電極が共に選択されない領
域(非選択点)には電圧は印加されず、したがつ
て液晶分子は電極面に対して並行な安定配列を保
つている。このような液晶セル上下にクロスニコ
ル関係にある直線偏光子を配置することにより、
選択点では光が透過せず、非選択点では光が透過
するため画像素子とすることが可能となる。然し
乍ら、マトリクス電極構造を構成した場合には、
走査電極が選択され、信号電極が選択されない領
域或いは走査電極が選択されず、信号電極が選択
される領域(所謂“半選択点”)にも有限の電界
がかかつてしまう。選択点にかかる電圧と、半選
択点にかかる電圧の差が充分に大きく、液晶分子
を電界に垂直に配列させるに要する電圧関値がこ
の中間の電圧値に設定されるならば、表示素子は
正常に動作するわけであるが、走査線数(N)を増や
して行つた場合、画面全体(1フレーム)を走査
する間に一つの選択点に有効な電界がかかつてい
る時間(duty比)が1/Nの割合で減少してしま
う。このために、くり返し走査を行つた場合の選
択点と非選択点にかかる実効値としての電圧差は
走査線数が増えれば増える程小さくなり、結果的
には画像コントラストの低下やクロストークが避
け難い欠点となつている。このような現象は、双
安定性を有さない液晶(電極面に対し、液晶分子
が水平に配向しているのが安定状態であり、電界
が有効に印加されている間のみ垂直に配向する)
を時間的蓄積効果を利用して駆動する(即ち、繰
り返し走査)ときに生ずる本質的には避け難い問
題点である。この点を改良するために、電圧平均
化法、2周波駆動法や多重マトリクス法等が既に
提案されているが、いずれの方法でも不充分であ
り、表示素子の大画面化や高密度化は、走査線数
が充分に増やせないことによつて頭打ちになつて
いるのが現状である。
一方、プリンタ分野を眺めて見るに、電気信号
を入力としてハードコピーを得る手段として、画
素密度の点からもスピードの点からも電気画像信
号を光の形で電子写真感光体に与えるレーザービ
ームプリンタ(LBP)が現在最も優れている。
ところがLBPには、 1 プリンタとしての装置が大型になる。
を入力としてハードコピーを得る手段として、画
素密度の点からもスピードの点からも電気画像信
号を光の形で電子写真感光体に与えるレーザービ
ームプリンタ(LBP)が現在最も優れている。
ところがLBPには、 1 プリンタとしての装置が大型になる。
2 ボリゴンスキヤナの様な高速の駆動部分があ
り騒音が発生し、また厳しい機械的精度が要求
される; などの欠点がある。この様な欠点を解消すべく電
気信号を光信号に変換する素子として、液晶シヤ
ツターアレイが提案されている。ところが液晶シ
ヤツターアレイを用いて画素信号を与える場合、
たとえば、200mmの長さの中に画素信号を10dot/
mmの割合で書き込むためには、2000個の信号発生
部を有していなければならず、それぞれに独立し
た信号を与えるためには、元来それぞれの信号発
生部全てに信号を送るリード線を配線しなければ
ならず、製作上困難であつた。
り騒音が発生し、また厳しい機械的精度が要求
される; などの欠点がある。この様な欠点を解消すべく電
気信号を光信号に変換する素子として、液晶シヤ
ツターアレイが提案されている。ところが液晶シ
ヤツターアレイを用いて画素信号を与える場合、
たとえば、200mmの長さの中に画素信号を10dot/
mmの割合で書き込むためには、2000個の信号発生
部を有していなければならず、それぞれに独立し
た信号を与えるためには、元来それぞれの信号発
生部全てに信号を送るリード線を配線しなければ
ならず、製作上困難であつた。
そのため、1LINE(ライン)分の画素信号を数
行に分割された信号発生部により行ごとに時分割
して与える試みがなされている。
行に分割された信号発生部により行ごとに時分割
して与える試みがなされている。
この様にすることにより、信号を与える電極を
複数の信号発生部に対して共通にすることがで
き、実質配線数を大幅に軽減することができるか
らである。ところが、この場合通常行われている
ように双安定性を有さない液晶を用いて行数(N)を
増やして行くと、信号ONの時間が実質的に1/N
となり、感光体上で得られる光量が減少してしま
つたりクロストークの問題が生ずるという難点が
ある。
複数の信号発生部に対して共通にすることがで
き、実質配線数を大幅に軽減することができるか
らである。ところが、この場合通常行われている
ように双安定性を有さない液晶を用いて行数(N)を
増やして行くと、信号ONの時間が実質的に1/N
となり、感光体上で得られる光量が減少してしま
つたりクロストークの問題が生ずるという難点が
ある。
本発明の目的は、前述したような従来の液晶表
示素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を
悉く解決した新規な液晶素子の駆動法を提供する
ことにある。
示素子或いは液晶光シヤツターにおける問題点を
悉く解決した新規な液晶素子の駆動法を提供する
ことにある。
本発明の別の目的は、高速応答性とメモリー効
果を有する液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
果を有する液晶素子の駆動法を提供することにあ
る。
本発明の他の目的は、高密度の画素を有する液
晶素子の駆動法を提供することにある。
晶素子の駆動法を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、クロストークを
発生しなく、しかも明るい表示を形成できる液晶
素子の駆動法を提供することにある。
発生しなく、しかも明るい表示を形成できる液晶
素子の駆動法を提供することにある。
本発明のかかる目的は、マトリクス状に配置し
た画素毎に2色性色素を含有する双安定性液晶を
有する液晶素子の駆動法であつて、前記画素に書
込み信号を印加した後に、交番電圧を印加する駆
動法によつて達成される。より具体的には、本発
明は走査電極群と信号電極群の間に2色性色素を
含有する双安定性液晶が配置され、該走査電極群
と信号電極群の交差部を画素としたマトリクス画
素構造を有する液晶素子の駆動法であつて、前記
マトリクス画素構造のうち選択された走査電極上
の画素に書込み期間内の第1の位相で前記双安定
性液晶を2色性色素とともに第1の安定状態に配
向させる電圧が印加され、第2の位相で前記画素
のうち選択された画素に前記双安定性液晶を2色
性色素とともに第2の安定状態に配向させる電圧
が印加されて前記走査電極上の画素が書込まれ、
しかる後に該書込まれた画素の双安定性液晶に交
番する電圧を印加する点に特徴を有している。
た画素毎に2色性色素を含有する双安定性液晶を
有する液晶素子の駆動法であつて、前記画素に書
込み信号を印加した後に、交番電圧を印加する駆
動法によつて達成される。より具体的には、本発
明は走査電極群と信号電極群の間に2色性色素を
含有する双安定性液晶が配置され、該走査電極群
と信号電極群の交差部を画素としたマトリクス画
素構造を有する液晶素子の駆動法であつて、前記
マトリクス画素構造のうち選択された走査電極上
の画素に書込み期間内の第1の位相で前記双安定
性液晶を2色性色素とともに第1の安定状態に配
向させる電圧が印加され、第2の位相で前記画素
のうち選択された画素に前記双安定性液晶を2色
性色素とともに第2の安定状態に配向させる電圧
が印加されて前記走査電極上の画素が書込まれ、
しかる後に該書込まれた画素の双安定性液晶に交
番する電圧を印加する点に特徴を有している。
本発明の好ましい具体例では、走査信号に基づ
いて順次周期的に選択される走査電極群と該走査
電極群に対向し所定の情報信号に基づいて選択さ
れる信号電極群と、上記両電極間に保持され2色
性色素と電界に対して双安定性を有する液晶とを
少なくとも有する液晶素子の選択された走査電極
には、信号電極の電気信号の如何に拘らず上記液
晶を2色性色素とともに第1の安定状態に配向す
べき一方向の電界を与える電圧を有する第1の位
相t1と、信号電極の電気信号に応じて上記液晶を
2色性色素とともに第2の安定状態に配向し直す
ことろを補助する電圧を有する第2の位相t2とを
有する電気信号を付与し、さらに第3の位相t3に
於て、信号電極群に上記第2の位相t2に所定の情
報に基づいて印加された電気信号とは逆の電圧極
性を有する電気信号を付与することによつて駆動
することができる。
いて順次周期的に選択される走査電極群と該走査
電極群に対向し所定の情報信号に基づいて選択さ
れる信号電極群と、上記両電極間に保持され2色
性色素と電界に対して双安定性を有する液晶とを
少なくとも有する液晶素子の選択された走査電極
には、信号電極の電気信号の如何に拘らず上記液
晶を2色性色素とともに第1の安定状態に配向す
べき一方向の電界を与える電圧を有する第1の位
相t1と、信号電極の電気信号に応じて上記液晶を
2色性色素とともに第2の安定状態に配向し直す
ことろを補助する電圧を有する第2の位相t2とを
有する電気信号を付与し、さらに第3の位相t3に
於て、信号電極群に上記第2の位相t2に所定の情
報に基づいて印加された電気信号とは逆の電圧極
性を有する電気信号を付与することによつて駆動
することができる。
本発明の駆動法で用いる光学変調物質は、電界
に対して第1の光学的安定状態と第2の光学的安
定状態からなる双安定状態を有しており、特に電
界に対して前述の如き双安定性を有する液晶が用
いられる。
に対して第1の光学的安定状態と第2の光学的安
定状態からなる双安定状態を有しており、特に電
界に対して前述の如き双安定性を有する液晶が用
いられる。
本発明の駆動法で用いることができる双安定性
を有する液晶としては、強誘電性を有するカイラ
スメクテイツクC相(SmC*)、H相(SmH*)、
F相(SmF*)、I相(SmI*)、J相(SmJ*)、
K相(SmK*)、G相(SmG*)の液晶が適して
いる。この強誘電性液晶については、“LE
JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS”36
(L−69)1975、「Ferroelectric Liquid
Crystals」;“Applied Physics Letters”36(11)
1980「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switchig in Liquid Crystals」;”固体物理”16
(141)1981「液晶」等に記載されており、本発明
ではこれらとに開示された強誘電性液晶を用いる
ことができる。
を有する液晶としては、強誘電性を有するカイラ
スメクテイツクC相(SmC*)、H相(SmH*)、
F相(SmF*)、I相(SmI*)、J相(SmJ*)、
K相(SmK*)、G相(SmG*)の液晶が適して
いる。この強誘電性液晶については、“LE
JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS”36
(L−69)1975、「Ferroelectric Liquid
Crystals」;“Applied Physics Letters”36(11)
1980「Submicro Second Bistable Electrooptic
Switchig in Liquid Crystals」;”固体物理”16
(141)1981「液晶」等に記載されており、本発明
ではこれらとに開示された強誘電性液晶を用いる
ことができる。
本発明の液晶素子に用いるカイラルスメクテイ
ツク相を示す液晶の具体例を下記に示す。
ツク相を示す液晶の具体例を下記に示す。
(1)
P−デシロキシペンジリデン−P′−アミノ−2−
メチルブチルシンナメート(DOBAMBC) (2) P−ヘキシロキシペンジリデン−P′−アミノ−2
−クロルプロピルシンナメート(HOBACPC) 60℃ 64℃ 78℃ 結晶→SmH*→SmC*→SmA→等方相 (3) P−デシロキシベンジリデン−P′−アミノ−2−
メチルブチル−α−シアノシンナメート
(DOBAMBCC) (4) P−テトラデシロキシベンジリデン−P′−アミノ
−2−メチルブチル−α−シアノシンナメート
(TDOBAMBCC) (5) P−オクチルオキシベンジリデン−P′−アミノ−
2−メチルブチル−α−クロロシンナメート
(OOBAMBCC) (6) P−オクチルオキシベンジリデン−P′−アミノ−
2−−メチルブチル−α−メチルシンナメート 49℃ 58℃ 94℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 (7) 4,4′−アゾキシシンナミツクサシツド−ビス
(2−メチルブチル)エステル 121℃ 134℃ 168℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 (8) 4−O−(2−メチル)−ブチルレゾルシリデン−
4′−オクチルアニリン(MBRA8) 280℃ 55℃ 62℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 これらの液晶は、単独又は2種以上を混合して
もよく、あるいは他のスメクテイツク液晶やコレ
テリツク(カイラルネマチツク)液晶と混合して
もよい。
メチルブチルシンナメート(DOBAMBC) (2) P−ヘキシロキシペンジリデン−P′−アミノ−2
−クロルプロピルシンナメート(HOBACPC) 60℃ 64℃ 78℃ 結晶→SmH*→SmC*→SmA→等方相 (3) P−デシロキシベンジリデン−P′−アミノ−2−
メチルブチル−α−シアノシンナメート
(DOBAMBCC) (4) P−テトラデシロキシベンジリデン−P′−アミノ
−2−メチルブチル−α−シアノシンナメート
(TDOBAMBCC) (5) P−オクチルオキシベンジリデン−P′−アミノ−
2−メチルブチル−α−クロロシンナメート
(OOBAMBCC) (6) P−オクチルオキシベンジリデン−P′−アミノ−
2−−メチルブチル−α−メチルシンナメート 49℃ 58℃ 94℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 (7) 4,4′−アゾキシシンナミツクサシツド−ビス
(2−メチルブチル)エステル 121℃ 134℃ 168℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 (8) 4−O−(2−メチル)−ブチルレゾルシリデン−
4′−オクチルアニリン(MBRA8) 280℃ 55℃ 62℃ 結晶→SmC*→SmA→等方相 これらの液晶は、単独又は2種以上を混合して
もよく、あるいは他のスメクテイツク液晶やコレ
テリツク(カイラルネマチツク)液晶と混合して
もよい。
本発明で用いる2色性色素の代表例は下記のと
おりである。
おりである。
本発明は、これらの2色性色素の他に、少なく
とも1つの発色団部分と少なくとも1つの光学活
性部分を単一分子中に含むヘリクロミツクな2色
性色素を用いることができる。具体的な発色団と
してはアゾ、アゾ−スチルペン、ベンゾチアゾリ
ルボリアゾ、アゾメチン、メチン、メロシアニ
ン、アントラキノン、メチン−アリ−デン、テト
ラジン、オキサジアジンカルバゾール−アゾなど
を用いることができる。又、光学活性部分は不斉
炭素原子を有する有機基で、具体的には(+)−
2−メチルアルキル基、(+)−3−メチルアルキ
ル基、(+)−2−メチルアルコキシ基、(+)−3
−メチルアルコキシ基、(+)−3−メチルシクロ
ヘキシル、(+)−α−メチルベンジル、(+)−2
−メチルブチルビフエニル、(+)−2−メチルブ
チルフエニルチオ、(+)−N−2−メチルブチル
アミノナフタレンなどを挙げることができる。代
表的なヘリクロミツクな2色性色素を下記に示
す。これらの合成法については、特開昭59−
93777号公報に開示されている。
とも1つの発色団部分と少なくとも1つの光学活
性部分を単一分子中に含むヘリクロミツクな2色
性色素を用いることができる。具体的な発色団と
してはアゾ、アゾ−スチルペン、ベンゾチアゾリ
ルボリアゾ、アゾメチン、メチン、メロシアニ
ン、アントラキノン、メチン−アリ−デン、テト
ラジン、オキサジアジンカルバゾール−アゾなど
を用いることができる。又、光学活性部分は不斉
炭素原子を有する有機基で、具体的には(+)−
2−メチルアルキル基、(+)−3−メチルアルキ
ル基、(+)−2−メチルアルコキシ基、(+)−3
−メチルアルコキシ基、(+)−3−メチルシクロ
ヘキシル、(+)−α−メチルベンジル、(+)−2
−メチルブチルビフエニル、(+)−2−メチルブ
チルフエニルチオ、(+)−N−2−メチルブチル
アミノナフタレンなどを挙げることができる。代
表的なヘリクロミツクな2色性色素を下記に示
す。これらの合成法については、特開昭59−
93777号公報に開示されている。
これらの2色性色素は、スメクテイツク液晶、
特に強誘電性を示すカイラルスメクテイツク液晶
に対して0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量
%の範囲でスメクテイツク液晶に溶解される。
特に強誘電性を示すカイラルスメクテイツク液晶
に対して0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量
%の範囲でスメクテイツク液晶に溶解される。
第1図は、強誘電性液晶セルの例を模式的に描
いたものである。11と11′は、In2O3、SnO2
やITO(Indimu−Tin Oxide)等の透明電極がコ
ートされた基板(ガラス板)であり、その間に層
12がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC*、SmH*、SmF*、SmI*、SmG*の液晶が
2色性色素とともに封入されている。太線で示し
た線13が2色性色素とともに配向している液晶
分子を表わしており、この液晶分子13はその分
子に直交した方向に双極子モーメント14(P
⊥)を有している。基板11と11′上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子
13のらせん構造がほどけ、双極子モーメント1
4はすべての電界方向に向くように、液晶分子1
3は配向方向を変えることができる。液晶分子1
3は細長い形状を有しており、その長軸方向と短
軸方向で屈折率異方性を示し、従つて例えば、ガ
ラス面の上側に1枚の偏光子を置けば、電圧印加
極性によつて光学特性が変わる液晶変調素子とな
ることは、容易に理解される。(この際、ガラス
面の上下に互いにクロスニコルの偏光板を配置し
てもよい。)さらに液晶セルの厚さを充分に薄く
した場合(例えば1μ)には、第2図に示すよう
に電界を印加していない状態でも2色性色素とと
もに液晶分子のらせん構造はほどけ(非らせん構
造)、その双極子モーメントP又はP′は上向24
又は下向き24′のどちらかの状態をとる。この
ようなセルに第2図に示す如く一定の閾値以上の
極性の異る電界E又はE′を与えてやると、双極子
モーメントは電界E又はE′の電界ベクトルに対応
して上向き24又は下向き24′と向きを変え、
それに応じて2色性色素とともに液晶分子は第1
の安定状態23かあるいは第2の安定状態23′
の何れか一方に配向する。従つて、偏光軸が第1
の安定状態33か又は2の安定状態33′の配向
方向と平行となる様に、1枚の偏光子をガラス面
の上側に配置することによつて、光学的なコント
ラストが得られる。このような強誘電性液晶を光
変調素子として用いることの利点は3つある。第
1に応答速度が極めて速いこと、第2に液晶分子
の配向が双安定性を有することである。第2の点
を例えば第2図によつて説明すると、電界Eを印
加すると液晶分子は第1の安定状態23に配向す
るが、この状態は電界を切つても安定である。
又、逆向きの電界E′を印加すると、液晶分子は第
2の安定状態23′に配向してその分子の向きを
変えるが、やはり電界を切つてもこの状態に留つ
ている。又、与える電界Eが一定の閾値を越えな
い限り、それぞれの配向状態にやはり維持されて
いる。このような、応答速度の速さとメモリー効
果が有効に実現されるにはセルとしては出来るだ
け薄い方が好しく、一般的には0.5〜20μ、特に1μ
〜5μが適している。
いたものである。11と11′は、In2O3、SnO2
やITO(Indimu−Tin Oxide)等の透明電極がコ
ートされた基板(ガラス板)であり、その間に層
12がガラス面に垂直になるよう配向した
SmC*、SmH*、SmF*、SmI*、SmG*の液晶が
2色性色素とともに封入されている。太線で示し
た線13が2色性色素とともに配向している液晶
分子を表わしており、この液晶分子13はその分
子に直交した方向に双極子モーメント14(P
⊥)を有している。基板11と11′上の電極間
に一定の閾値以上の電圧を印加すると、液晶分子
13のらせん構造がほどけ、双極子モーメント1
4はすべての電界方向に向くように、液晶分子1
3は配向方向を変えることができる。液晶分子1
3は細長い形状を有しており、その長軸方向と短
軸方向で屈折率異方性を示し、従つて例えば、ガ
ラス面の上側に1枚の偏光子を置けば、電圧印加
極性によつて光学特性が変わる液晶変調素子とな
ることは、容易に理解される。(この際、ガラス
面の上下に互いにクロスニコルの偏光板を配置し
てもよい。)さらに液晶セルの厚さを充分に薄く
した場合(例えば1μ)には、第2図に示すよう
に電界を印加していない状態でも2色性色素とと
もに液晶分子のらせん構造はほどけ(非らせん構
造)、その双極子モーメントP又はP′は上向24
又は下向き24′のどちらかの状態をとる。この
ようなセルに第2図に示す如く一定の閾値以上の
極性の異る電界E又はE′を与えてやると、双極子
モーメントは電界E又はE′の電界ベクトルに対応
して上向き24又は下向き24′と向きを変え、
それに応じて2色性色素とともに液晶分子は第1
の安定状態23かあるいは第2の安定状態23′
の何れか一方に配向する。従つて、偏光軸が第1
の安定状態33か又は2の安定状態33′の配向
方向と平行となる様に、1枚の偏光子をガラス面
の上側に配置することによつて、光学的なコント
ラストが得られる。このような強誘電性液晶を光
変調素子として用いることの利点は3つある。第
1に応答速度が極めて速いこと、第2に液晶分子
の配向が双安定性を有することである。第2の点
を例えば第2図によつて説明すると、電界Eを印
加すると液晶分子は第1の安定状態23に配向す
るが、この状態は電界を切つても安定である。
又、逆向きの電界E′を印加すると、液晶分子は第
2の安定状態23′に配向してその分子の向きを
変えるが、やはり電界を切つてもこの状態に留つ
ている。又、与える電界Eが一定の閾値を越えな
い限り、それぞれの配向状態にやはり維持されて
いる。このような、応答速度の速さとメモリー効
果が有効に実現されるにはセルとしては出来るだ
け薄い方が好しく、一般的には0.5〜20μ、特に1μ
〜5μが適している。
この種の強誘電性液晶を用いたマトリクス電極
構造を有する液晶電気光学装置は、例えばクラー
クとラガバルにより米国特許第4367924号公報で
提案されている。第3に、偏光板が1枚で済み、
明るい表示が得られる。
構造を有する液晶電気光学装置は、例えばクラー
クとラガバルにより米国特許第4367924号公報で
提案されている。第3に、偏光板が1枚で済み、
明るい表示が得られる。
本発明の駆動法の好ましい具体例(強誘電性液
晶の例)を第3図を示す。
晶の例)を第3図を示す。
第3図Aは、中間に2色性色素とともに強誘電
性液晶化合物が挟まれたマトリクス電極構造を有
するセル31の模式図である。32は走査電極群
であり、33は信号電極群である。今、説明を簡
略化するために、白黒の二値信号を表示する場合
を例にとつて示す。第3図Aに於て、斜線で示さ
れる画素が「黒」に、その他が「白」に対応する
ものとする。第3図B−aとB−bはそれぞれ選
択された走査電極に与えられる電気信号とそれ以
外の走査電極(選択されない走査電極)に与えら
れる電気信号を示し、第3図B−cとB−dはそ
れぞれ選択された(これを黒とする)信号電極に
与えられる電気信号と選択されない(これを白と
する)信号電極に与えられる電気信号を表わす。
第3図B−a〜B−dではそれぞれ横軸が時間
を、縦軸が電圧を示している。書込み期間内にあ
るt1、t2とt3はそれぞれ第1、第2と第3の位相
であることを示す。本例ではt1=t2=t3で示され
ている。走査電極群32は逐次書込み期間が選択
される。
性液晶化合物が挟まれたマトリクス電極構造を有
するセル31の模式図である。32は走査電極群
であり、33は信号電極群である。今、説明を簡
略化するために、白黒の二値信号を表示する場合
を例にとつて示す。第3図Aに於て、斜線で示さ
れる画素が「黒」に、その他が「白」に対応する
ものとする。第3図B−aとB−bはそれぞれ選
択された走査電極に与えられる電気信号とそれ以
外の走査電極(選択されない走査電極)に与えら
れる電気信号を示し、第3図B−cとB−dはそ
れぞれ選択された(これを黒とする)信号電極に
与えられる電気信号と選択されない(これを白と
する)信号電極に与えられる電気信号を表わす。
第3図B−a〜B−dではそれぞれ横軸が時間
を、縦軸が電圧を示している。書込み期間内にあ
るt1、t2とt3はそれぞれ第1、第2と第3の位相
であることを示す。本例ではt1=t2=t3で示され
ている。走査電極群32は逐次書込み期間が選択
される。
今、2色性色素を有する液晶セルの第1の安定
状態(これを白とする)を与えるための印加時間
△tでの閾値電圧を−Vth2とし、第2の安定状
態(これを黒とする)を与えるための印加時間△
tでの閾値電圧をVth1すると、選択された走査
電極に与えられる電気信号は、第3図B−aに示
される如く位相(時間)t1では3V0を、位相(時
間)t2では−2V0又、位相t3では0となるような
電圧である。又、それ以外の走査電極は、第1図
B−bに示す如くアース状態となつており電極信
号0である。一方、選択された信号電極に与えら
れる電気信号は第3図B−cに示される如く位相
t1において0で、位相t2においてV0であり、位相
t3において−V0である。
状態(これを白とする)を与えるための印加時間
△tでの閾値電圧を−Vth2とし、第2の安定状
態(これを黒とする)を与えるための印加時間△
tでの閾値電圧をVth1すると、選択された走査
電極に与えられる電気信号は、第3図B−aに示
される如く位相(時間)t1では3V0を、位相(時
間)t2では−2V0又、位相t3では0となるような
電圧である。又、それ以外の走査電極は、第1図
B−bに示す如くアース状態となつており電極信
号0である。一方、選択された信号電極に与えら
れる電気信号は第3図B−cに示される如く位相
t1において0で、位相t2においてV0であり、位相
t3において−V0である。
又、選択されない信号電極に与えられる電気信
号は第3図B−dに示される如く位相t1において
0で、位相t2おいて−V0、位相t3においてV0であ
る。以上に於て、電圧値V0はV0<Vth1<3V0と
−V0>−Vth2>−3V0を満足する所望の値に設
定される。このような電気信号が与えられたとき
の、角画素に印加される電圧波形を第3図Cに示
す。
号は第3図B−dに示される如く位相t1において
0で、位相t2おいて−V0、位相t3においてV0であ
る。以上に於て、電圧値V0はV0<Vth1<3V0と
−V0>−Vth2>−3V0を満足する所望の値に設
定される。このような電気信号が与えられたとき
の、角画素に印加される電圧波形を第3図Cに示
す。
第3図Cに於てaとbは、それぞれ選択された
走査電極上にあつて、「黒」及び「白」を表示さ
れるべき画素に、又cとdはそれぞれ選択されて
いない走査電極上の画素に印加される電圧波形で
ある。第3図Cから明らかな如く、選択された走
査電極上にあるすべての画素は、第1の位相t1で
閾値電圧−Vth2を越える電圧−3V0が印加される
ために、まず一旦白に揃えられる。このうち
「黒」と表示すべき画素では第2の位相t2で、閾
値電圧Vth1を越える電圧3V0が印加されるために
他方の光学的安定状態(「黒」)に転移する。又、
同一走査電極上に存在し、「白」と表示すべき画
素では第2の位相t2に於ける印加電圧は閾値電圧
Vth1を越えない電圧V0であるために、一方の光
学的に安定状態に留つたままである。
走査電極上にあつて、「黒」及び「白」を表示さ
れるべき画素に、又cとdはそれぞれ選択されて
いない走査電極上の画素に印加される電圧波形で
ある。第3図Cから明らかな如く、選択された走
査電極上にあるすべての画素は、第1の位相t1で
閾値電圧−Vth2を越える電圧−3V0が印加される
ために、まず一旦白に揃えられる。このうち
「黒」と表示すべき画素では第2の位相t2で、閾
値電圧Vth1を越える電圧3V0が印加されるために
他方の光学的安定状態(「黒」)に転移する。又、
同一走査電極上に存在し、「白」と表示すべき画
素では第2の位相t2に於ける印加電圧は閾値電圧
Vth1を越えない電圧V0であるために、一方の光
学的に安定状態に留つたままである。
一方、選択されない走査電極上では、すべての
画素に印加される電圧は±V又は0であてつて、
いずれも閾値電圧を越えない。従つて、液晶分子
は、配向状態を変えることなく前回走査されたと
きの信号状態に対応した配向をそのまま保持して
いる。即ち、走査電極が選択されたときに、まず
第1の位相t1において、一旦一方の光学的安定状
態「白」に揃えられ、次に第2の位相t2におい
て、選択された画素が他方の光学的安定状態
(黒)に転位されて、一ライン分の信号の書込み
が行われ、一フレームが終了して次回選択される
までの間は、その信号状態を保持し得るわけであ
る。
画素に印加される電圧は±V又は0であてつて、
いずれも閾値電圧を越えない。従つて、液晶分子
は、配向状態を変えることなく前回走査されたと
きの信号状態に対応した配向をそのまま保持して
いる。即ち、走査電極が選択されたときに、まず
第1の位相t1において、一旦一方の光学的安定状
態「白」に揃えられ、次に第2の位相t2におい
て、選択された画素が他方の光学的安定状態
(黒)に転位されて、一ライン分の信号の書込み
が行われ、一フレームが終了して次回選択される
までの間は、その信号状態を保持し得るわけであ
る。
以上述べた駆動信号を時系列的に示したのが第
4図である。S1〜S5は走査電極に印加される電気
信号で、I1とI3は信号電極に印加される電気信号
で、AとCは第3図Aと示した画素AとCに印加
される電圧波形である。
4図である。S1〜S5は走査電極に印加される電気
信号で、I1とI3は信号電極に印加される電気信号
で、AとCは第3図Aと示した画素AとCに印加
される電圧波形である。
さて、双安定性を有する状態での強誘電液晶の
電界によるスイツチングのメカニズムは微視的に
は必ずしも明らかではないが、一般に所定(第1
の)安定状態に所定時間の強い電界でスイツチン
グした後、全く電界が印加されない状態に放置す
る場合には、ほぼ半永久的にその状態を保つこと
は可能であるが、所定時間ではスイツチングしな
いような弱い電界(先に説明した例で言えば、
Vth以下の電圧に対応)であつても、逆極性の電
界が長時間に渉つて印加される場合には、逆の
(第2の)安定状態へ再び配向状態が反転してし
まい、その結果正しい情報の表示や変調が達成が
できない現象が生じる。
電界によるスイツチングのメカニズムは微視的に
は必ずしも明らかではないが、一般に所定(第1
の)安定状態に所定時間の強い電界でスイツチン
グした後、全く電界が印加されない状態に放置す
る場合には、ほぼ半永久的にその状態を保つこと
は可能であるが、所定時間ではスイツチングしな
いような弱い電界(先に説明した例で言えば、
Vth以下の電圧に対応)であつても、逆極性の電
界が長時間に渉つて印加される場合には、逆の
(第2の)安定状態へ再び配向状態が反転してし
まい、その結果正しい情報の表示や変調が達成が
できない現象が生じる。
本発明者等は、このような弱電界の長時間印加
による配向状態の反転現象(一種ののクロストー
ク)の生じ易さが、基板表面の材質、粗さや液晶
材料等によつて影響を受けることは認識したが、
定量的には未だ把みきついていない。ただ、ラピ
ングやSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のため
の一軸性基板処理を行うと、上記反転現象の生じ
易さが増す傾向にあることは確認した。特に、高
い温度の時に低い温度の場合に較べてその傾向が
強く現われることも確認した。いずれにしても、
正しい情報の表示や変調を達成するために一定方
向の電界が長時間に渉つて印加されることは、避
けるのが好しい。従つて、本発明の駆動法に於け
る第3の位相t3は一定方向の弱電界が印加され続
けることを防止するための位相であつて、その好
ましい具体例として第3図B−c及びdに示すご
とく、信号電極群に位相t2に於て印加した情報信
号(cは黒、dは白に対応)と極性の異る信号を
位相t3に於て印加するものである。たとえば、第
3図Aに示してたパターンを表示しようとする場
合、位相t3を持たない駆動方法を行うと、走査電
極S1を走査したとき、画素Aは黒となるが、S2以
降では信号電極I1に印加される電気信号は−V0が
連続し、その電圧はそのまま画素Aに印加される
ため画素Aがやがて白に反転してしまう可能性が
大きい。
による配向状態の反転現象(一種ののクロストー
ク)の生じ易さが、基板表面の材質、粗さや液晶
材料等によつて影響を受けることは認識したが、
定量的には未だ把みきついていない。ただ、ラピ
ングやSiO等の斜方蒸着等液晶分子の配向のため
の一軸性基板処理を行うと、上記反転現象の生じ
易さが増す傾向にあることは確認した。特に、高
い温度の時に低い温度の場合に較べてその傾向が
強く現われることも確認した。いずれにしても、
正しい情報の表示や変調を達成するために一定方
向の電界が長時間に渉つて印加されることは、避
けるのが好しい。従つて、本発明の駆動法に於け
る第3の位相t3は一定方向の弱電界が印加され続
けることを防止するための位相であつて、その好
ましい具体例として第3図B−c及びdに示すご
とく、信号電極群に位相t2に於て印加した情報信
号(cは黒、dは白に対応)と極性の異る信号を
位相t3に於て印加するものである。たとえば、第
3図Aに示してたパターンを表示しようとする場
合、位相t3を持たない駆動方法を行うと、走査電
極S1を走査したとき、画素Aは黒となるが、S2以
降では信号電極I1に印加される電気信号は−V0が
連続し、その電圧はそのまま画素Aに印加される
ため画素Aがやがて白に反転してしまう可能性が
大きい。
走査時第1の位相t1に於て、その走査電極上の
画素を一旦すべて「白」とし、第2の位相t2に於
て、情報に応じて対応する画素を「黒」に書き換
えるわけであるが、本実施例では第1の位相t1
「白」とするための電圧は−3V0であり、その印
加時間は△tである。一方、「黒」に書き換える
ための電圧は3V0であり、その印加時間はやはり
△tである。又、走査時以外に於て各画素に加わ
る電圧は、最大|±V0|であり、これが連続し
て印加される最も長い時間は、第4図で示す41
の個所で2△tであり、クロストークは全く起こ
らず、全画面の走査が一度終了すると、表示され
た情報は、半永久的に保持されるため、双安定性
を有さない通常のTN液晶を用いた表示素子にお
ける如き、リフレツシユ工程は全く必要ない。
画素を一旦すべて「白」とし、第2の位相t2に於
て、情報に応じて対応する画素を「黒」に書き換
えるわけであるが、本実施例では第1の位相t1
「白」とするための電圧は−3V0であり、その印
加時間は△tである。一方、「黒」に書き換える
ための電圧は3V0であり、その印加時間はやはり
△tである。又、走査時以外に於て各画素に加わ
る電圧は、最大|±V0|であり、これが連続し
て印加される最も長い時間は、第4図で示す41
の個所で2△tであり、クロストークは全く起こ
らず、全画面の走査が一度終了すると、表示され
た情報は、半永久的に保持されるため、双安定性
を有さない通常のTN液晶を用いた表示素子にお
ける如き、リフレツシユ工程は全く必要ない。
さて、第3の位相t3の最適時間間隔としては、
この位相に於て、信号電極に印加される電圧の大
きさにも依存し、第2の位相t2に於て情報信号と
して付加される電圧と逆極性の電圧を印加する場
合、一般的には電圧が大きい場合には、時間間隔
は短く、電圧が小さい場合には時間間隔は長くす
るのが好ましいが、時間間隔が長いと一画面全体
を走査するに長い時間を要することになる。この
ため、好ましくはt3≦t2と設定するのがよい。
この位相に於て、信号電極に印加される電圧の大
きさにも依存し、第2の位相t2に於て情報信号と
して付加される電圧と逆極性の電圧を印加する場
合、一般的には電圧が大きい場合には、時間間隔
は短く、電圧が小さい場合には時間間隔は長くす
るのが好ましいが、時間間隔が長いと一画面全体
を走査するに長い時間を要することになる。この
ため、好ましくはt3≦t2と設定するのがよい。
実施例 1
透明導電膜(ITO)が互いに500×500のマトリ
クスを構成するようパターニングされた1組のガ
ラス板に、スピンコートにより約300Åのポリイ
ミド膜を形成した。それぞれの基板を表面にテレ
ン布が巻きつけられたローラによつてラビング処
理を施し、ラビング方向が一致するようにして貼
りあわせてセルを形成した。
クスを構成するようパターニングされた1組のガ
ラス板に、スピンコートにより約300Åのポリイ
ミド膜を形成した。それぞれの基板を表面にテレ
ン布が巻きつけられたローラによつてラビング処
理を施し、ラビング方向が一致するようにして貼
りあわせてセルを形成した。
このときのセル間隔は約1.6μである。このセル
に強誘電液晶であるデシロキシベンジリデン−
P′−アミノ−2−メチルブチルシンナメート
(DOBAMBC)と前述の2色性色素
(DOBAMBC100重量部に対し4重量部)を注入
し、加熱溶融状態より除冷することにより、
SmC*で均一なモノドメイン状態を得た。セル温
度を70℃にコトロールし、第3図に示した駆動方
法に基づき、V0=10V、t1=t2=t3=△t=50μと
設定して、線順次走査を行つたところ、極めて良
好な画像が得られた。
に強誘電液晶であるデシロキシベンジリデン−
P′−アミノ−2−メチルブチルシンナメート
(DOBAMBC)と前述の2色性色素
(DOBAMBC100重量部に対し4重量部)を注入
し、加熱溶融状態より除冷することにより、
SmC*で均一なモノドメイン状態を得た。セル温
度を70℃にコトロールし、第3図に示した駆動方
法に基づき、V0=10V、t1=t2=t3=△t=50μと
設定して、線順次走査を行つたところ、極めて良
好な画像が得られた。
これらの材料を用いて、素子を構成する場合液
晶化合物がSmC*、SmH*、SmF*、SmI*、
SmG*となるような温度状態に保持する為、必要
に応じて素子をヒーターが埋め込まれた鋼ブロツ
ク等により支持することができる。
晶化合物がSmC*、SmH*、SmF*、SmI*、
SmG*となるような温度状態に保持する為、必要
に応じて素子をヒーターが埋め込まれた鋼ブロツ
ク等により支持することができる。
本発明の方法は、液晶−光シヤツタや液晶テレ
ビなどの光学シヤツタあるいはデイスプレイ分野
に広く応用することができる。
ビなどの光学シヤツタあるいはデイスプレイ分野
に広く応用することができる。
第1図および第2図は、本発明の駆動法で用い
る液晶素子の斜視図である。第3図Aは、本発明
の駆動法で用いる電極構造の平面図である。第3
図Ba〜dは、電極に印加する電気信号の波形を
表わす説明図である。第3図Ca〜dは、画素に
印加される電圧波形を表わす説明図である。第4
図は、時系列で電圧を印加した時の電圧波形を表
わす説明図である。
る液晶素子の斜視図である。第3図Aは、本発明
の駆動法で用いる電極構造の平面図である。第3
図Ba〜dは、電極に印加する電気信号の波形を
表わす説明図である。第3図Ca〜dは、画素に
印加される電圧波形を表わす説明図である。第4
図は、時系列で電圧を印加した時の電圧波形を表
わす説明図である。
Claims (1)
- 1 走査電極群と信号電極群とを有するマトリク
ス電極及び該走査電極群と信号電極群との間に配
置した、印加電圧の極性に応じて異なる配向状態
を生じる強誘電性液晶を有する液晶素子の駆動法
において、2色性色素を強誘電性液晶の異なる配
向状態に生じて、配向状態に変化を生じさせる様
に、強誘電性液晶に2色性色素を含有させ、前記
走査電極群に一方極性電圧と他方極性電圧とを有
する走査選択信号を順次印加することによつて走
査選択し、走査選択された走査電極に印加した前
記一方極性電圧と同期させて、前記信号電極群
に、同時に、該走査選択された走査電極と該信号
電極群との交差部に強誘電性液晶の一方の配向状
態を生じさせ、且つ該一方の配向状態に応じて2
色性色素の一方の配向状態を生じさせるのに十分
な一方極性電圧が印加される様に、消去信号を印
加し、前記走査選択された走査電極に印加した前
記他方極性電圧と同期させて、前記信号電極群
に、選択的に、該走査選択された走査電極と選択
された信号電極との交差部に強誘電性液晶の他方
の配向状態を生じさせ、且つ該他方の配向状態に
応じて2色性色素の他方の配向状態を生じさせる
のに十分な他方極性電圧が印加される様に、情報
信号を印加し、前記走査選択信号の印加が終了し
た後に、続いて同様の走査選択信号を続いて走査
選択する走査電極に印加することによつて、前記
走査選択された走査電極上の前記信号電極群との
交差部の書込みを行ない、前記走査選択された走
査電極以外の走査非選択された走査電極と前記信
号電極群との交差部に前記書込み状態を保持する
のに十分に低い交流電圧が印加される様に、前記
走査非選択された走査電極と信号電極とに電圧信
号を印加することを特徴とする液晶素子の駆動
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19078884A JPS6167835A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 液晶素子の駆動法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19078884A JPS6167835A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 液晶素子の駆動法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6167835A JPS6167835A (ja) | 1986-04-08 |
| JPH0523405B2 true JPH0523405B2 (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=16263747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19078884A Granted JPS6167835A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 液晶素子の駆動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6167835A (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629919B2 (ja) * | 1982-04-16 | 1994-04-20 | 株式会社日立製作所 | 液晶素子の駆動方法 |
| JPH06100746B2 (ja) * | 1984-07-04 | 1994-12-12 | セイコー電子工業株式会社 | 液晶表示装置 |
| JPS60235121A (ja) * | 1984-05-09 | 1985-11-21 | Seiko Epson Corp | 液晶素子の駆動方法 |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP19078884A patent/JPS6167835A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6167835A (ja) | 1986-04-08 |
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